揭示材料的形成机制，是实现其结构与性能精准调控的重要基础。碳化聚合物点（CPDs）兼具聚合物与碳化结构特征，其水热合成涉及缩聚、交联与碳化等多步反应。然而，已有研究多侧重产物结构的演变，对富水环境中脱水反应如何持续进行、纳米粒子如何成核生长等关键问题仍缺乏充分认识。因此，厘清反应路径与驱动力，建立形成机制与结构调控之间的联系，是实现CPDs可控合成的重要前提。

图1 疏水微相分离诱导的碳化聚合物点形成机制

  近日，吉林大学超分子结构与材料全国重点实验室杨柏教授、陶淞源助理教授团队提出了疏水微相分离驱动缩聚与碳化的碳化聚合物点形成机制（图1）。研究综合运用核磁氢谱、一维核奥弗豪泽效应波谱（1D NOESY）、扩散有序波谱（DOSY）和T?弛豫分析，揭示了CPDs疏水核与亲水壳的结构特征，为纳米尺度疏水微相的存在提供了证据（图2）。通过比较经典均相缩聚理论与实际水热产物的组成、分布及反应动力学，研究发现疏水微相可降低局部水的可及性，抑制水介导的逆反应，从而有利于可逆脱水缩合及后续交联、碳化过程（图3）。在水热反应早期，逐步形成的疏水片段发生聚集与微相分离，产生局部贫水环境，进一步促进缩聚和碳化，使反应逐渐向纳米粒子的成核与生长方向发展（图4）。在此机制认识基础上，研究通过调节单体疏水性和交联限域作用，实现了CPDs尺寸及产物组分的调控（图5）。该工作从反应微环境角度解释了富水条件下脱水驱动的缩聚与碳化如何持续进行，为CPDs的机制导向合成提供了新的思路。

  2026年10月5日，相关成果以“Hydrophobic Microphase Separation-Driven Polycondensation and Carbonization for the Formation of Carbonized Polymer Dots”为题发表于《Angewandte Chemie International Edition》（2026, e7521352）。吉林大学韩笑、夏春雷为共同第一作者。研究得到国家自然科学基金委和吉林省科学技术厅的支持。该论文被评为期刊“Very Important Paper”（VIP）。

图2 利用核磁技术表征碳化聚合物点的核壳结构

图3 疏水微相分离对水热缩聚碳化的影响

图4 水热过程中的整体反应路径

图5 通过改变微相区疏水性调控碳化聚合物点的尺寸与产物分布

  该工作是团队近年来围绕碳化聚合物点形成机制与结构性能关系开展系列研究的重要进展。针对水热反应中缩聚、交联与碳化过程相互耦合、产物结构复杂等难题，团队持续从反应路径、结构演变和发光机制等方面推进认识：前期系统研究了交联对水热产物结构和尺寸的影响，提出交联诱导成核碳化的形成机制（Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202410519）；随后深入分析碳化产物的演变过程，为认识CPDs形成过程中的碳化反应提供了模型与依据（Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202422822）。同时，团队梳理了前驱体依赖的发光中心及交联增强发光效应对CPDs光致发光的贡献（Natl. Sci. Rev. 2025, 12, nwaf377）。本次研究则进一步聚焦水热合成的反应驱动力，提出疏水微相分离促进局部脱水缩合及碳化的机制。系列工作涵盖了成核生长、碳化演变、发光机制以及反应微环境调控，为理解和设计碳化聚合物点提供了相互衔接的理论依据。

  原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.7521352